Когато гледате тенис или друг спорт, вие гледате демонстрация на физика, просто с повече приветствия от типичния експеримент по физика. В центъра на действието са трите закона за движение, описани през 1687 г. от сър Исак Нютон, шампионът от Големия шлем на доиндустриалната наука. В много отношения тенис мачът е тест за това кой играч манипулира законите на Нютон с най-голям ефект.
Законите
Първият закон за движение на Нютон обикновено се нарича закон на инерцията: Обект в състояние на равномерно движение ще остане в този движение, освен ако не срещне външна сила и обектът в покой ще остане в покой, освен ако върху него не действа външна сила. Вторият закон на Нютон определя връзката между масата на обекта, силата, приложена към него, и ускорението, което води до това: Силата е равна на масата по ускорение или F = ma. Третият закон за движение на Нютон може да е този, с който повечето хора са най-запознати, макар и само защото го виждат толкова често цитиран: За всяко действие има еднаква и противоположна реакция.
Първият закон
В тениса най-очевидният пример за първия закон на Нютон е пътят на топката. Когато ударите топката с ракетата си, тя се отправя в определена посока. Ако играете играта във вакуума на междугалактическото пространство, светлинни години от всяко тяло, произвеждащо гравитация, топката ще продължи в тази посока горе-долу за неопределено време, защото няма да действат външни сили то. На Земята обаче работят две основни сили: Въздушното съпротивление забавя скоростта на топката и гравитацията дърпа топката към земята.
Вторият закон
Когато блъскате тази тенис топка с ракетата си - в космоса или на Земята - вие упражнявате сила върху нея. Колко сила? Тук се появява вторият закон на Нютон: Силата се равнява на маса, умножена по ускорение. В това уравнение масата се измерва в килограми, а ускорението в единица, наречена „метри в секунда в секунда“. Ускорението не е същото като скоростта; по-скоро това е скоростта, с която нещо се ускорява. Ако даден обект се движи с 1 m в секунда, или "m / s", и той се ускорява, така че една секунда по-късно се движи с 2 m / s, тогава той ускорява 1 m / s за тази една секунда - 1 m в секунда в секунда.
Сега да се върнем към тази тенис топка, която сте ударили: Тенис топка има маса около 56 g, или 0,056 kg. И да кажем, че поставяте достатъчно цинг върху топката, че една десета от секундата, след като сте я ударили, тя достига 100 мили в час или 44,7 м в секунда. Това е скорост на ускорение от 447 m в секунда в секунда или m / s / s. Умножете 0,056 kg по 447 m / s / s и получавате 25,032. Но 25.032 от какво? Силата се измерва в единици, наречени, достатъчно подходящо, нютони. Удряте топката с 25.032 нютона сила. Хубаво сервиране.
Третият закон
Вие сервирате топката, опонентът ви връща сервиса и вие отивате да й върнете воле. Поставяте крак на земята и се отблъсквате. Натискате в една посока - под ъгъл в земята - и тялото ви отива в обратна посока, под ъгъл далеч от земята. Силата, с която сте се тласнали в земята, е силата, с която сте задвижвани напред. Това е действие и реакция. Вие сте третият закон за движение на Нютон, в движение.